WWW.NET.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Интернет ресурсы
 

«Выводы 1. Предложена методика построения математической модели линии конечной длины в виде схемы замещения. Полученная схема замещения линии позволяет приближенно учитывать эффект ...»

Выводы

1. Предложена методика построения математической модели линии конечной

длины в виде схемы замещения. Полученная схема замещения линии позволяет

приближенно учитывать эффект излучения электромагнитной энергии проводами линии.

2. Определены структура и параметры Т-образной схемы замещения

линии. Параметры схемы замещения каждого звена зависят от координаты

эквивалентируемого участка линии. Полученная схема замещения отражает

изменение излучающей способности проводов линии вдоль координаты.

3. Построенная схема замещения может применяться для расчетов переходных процессов в линиях при сосредоточенном и распределенном воздействии. Возможно объединение схем замещения в единую систему, включающую также линейные и нелинейные нагрузки.

Литература

1. Коровкин Н.В., Селина Е.Е., Моделирование волновых процессов в распределенных системах. СПб., 1992. 110 с.

2. Paul C.R. Introduction to EMC. J.Wiley, Inc., New York, NY., 1992. 602 p.

3. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В. Теоретические основы электротехники, т.1, т.2, СПб, Питер, 522 с., 430 с. 2009.

4. Tkachenko S., Rachidi F., Ianoz M., «Electromagnetic Field Coupling to a Line of Finite Length: Theory and Fast Iterative Solution in Frequency and Time Domains,»

IEEE Trans. EMC., vol.37, no. 4, pp.509-518, 1995.

Сведения об авторах Коровкин Николай Владимирович, зав. кафедрой «Теоретические основы электротехники» СПбГПУ Россия, г.Санкт-Петербург, ул.Политехническая, 29 Тел. (812) 552-75-72, Факс (812) 552-75-72, Эл. почта: nikоlay.korovkin@gmail.com Ткаченко Сергей Владимирович, научный сотрудник Otto-von-Guericke-Universitt Magdeburg Postfach 4120 D-39016 Magdeburg, Germany УДК 621.311 Б.В.Ефимов, Н.И.Гумерова, Т.К.Кузнецов, А.Н.Данилин, В.Н.Селиванов

ЧИСЛЕННЫЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ

ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ПОДСТАНЦИЯХ*

Аннотация В статье выполнен численный анализ результатов экспериментального исследования грозовых перенапряжений на высоковольтных подстанциях при ударах молнии в подстанцию. Выполнена оценка влияния различных упрощений и допущений в физической модели на развитие грозовых перенапряжений.

Ключевые слова:

моделирование, молния, грозовые перенапряжения, надежность.

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-08-00690).

B.V.Efimov, N.I.Gumerova, T.K.Kuznetsov, A.N.Danilin, V.N.Selivanov

NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE DEVELOPMENT

OF LIGHTNING OVERVOLTAGES ON THE SUBSTATIONS

Abstract The article presents numerical analysis of the experimental investigations of the lightning overvoltage’s on the high voltage substations at lightning strikes in substation. The estimation of different simplifications in the physical model on the development of lightning overvoltages was carried out.

Key words:

modeling, lightning, lightning overvoltages, reliability.

Наиболее достоверным способом анализа численных методов, используемых для анализа грозовых перенапряжений и прочих импульсных переходных процессов, является импульсный обмер открытых распределительных устройств (ОРУ). Первым этапом этой работы был импульсный обмер ОРУ 330 кВ подстанции 204 Колэнерго. Результаты этого обмера и численное моделирование соответствующих процессов в схеме изложены в предыдущих статьях [1, 2]. Полученные результаты в основном подтвердили правомерность используемых методик [3] и соответствующие рекомендации Руководящих документов [4, 5] и, в то же время, указали на необходимые уточнения, в первую очередь параметров высоковольтных аппаратов и деформации волн вследствие потерь в грунте и проводах.

К сожалению вопрос об импульсной короне остается открытым.

Продолжением настоящего исследования явился импульсный обмер ОРУ еще нескольких подстанций, предпринятый в КНЦ РАН. В настоящей статье приведены основные результаты обмера ОРУ 110 кВ подстанции ПС-360 и их численный анализ.

Как и в предыдущем случае это позволяет проверить правильность принятых предпосылок в части моделирования волн напряжений и токов при грозовых воздействиях, а именно:

1. Моделирование распространения волн напряжений грозового происхождения в приходящих воздушных линиях и ошиновке подстанции.

Оценка роли деформации волн за счет поверхностного эффекта в земле и проводах в величине возникающих перенапряжений.

2. Параметры входных емкостей высоковольтного оборудования и оценка достоверности такой модели.

3. Моделирование коротких участков ошиновки.

Схема ОРУ-110 кВ ПС-360 приведена на рисунке 1. Отключена 2-я ячейка. Импульс приходит от ГИН, подключенного к 2РП 110 на трансформатор Т-2, около которого установлен защитный аппарат ОПН-110 кВ.

Схема подключения ГИН приведена на рисунке 2. Размещение оборудования 2-й ячейки и трасса прохождения импульса показаны на рисунке 3.

Рис.1. Принципиальная схема ОРУ 110 кВ ПС-360 Рис.2. Схема подключения ГИН к шинам подстанции и измерения генерируемых параметров Рис.3. План размещения оборудования на ПС-360 (вторая ячейка) Условия проведения опытов

1. Генерирование производится в шину фазы А. ГИН установлен у 2РП-110.

2. Измерения производятся на выходе генератора импульсов, на аппаратах подстанции в точках указанных на схеме ПС (рис.1), подключенных к шинам фазы.

3. Параметры генератора: Uимп = 20 кВ, емкость в ударе – 0.1 мкФ, фронтовые емкости Сф имеют значения: 470 пФ, 5170 пФ, 9870 пФ.

4. В качестве устройства, моделирующего защитный аппарат, установлена группа из четырех последовательно соединенных ОПН типа S10K510 фирмы EPCOS (при 1 мА – 820 В, при 25 А – 1355 В). Напряжение среза – 5 кВ.

5. Для имитации воздушной линии (ее волнового сопротивления) последовательно с ГИН включался резистор ТВО-60 сопротивлением 510 Ом.

6. При измерениях использован осциллограф АКИП и переносной делитель напряжения с параметрами R1 = 16.78 кОм, R2 = 926.2||50 Ом. При работе на вход осциллографа 50 Ом – КД = 356.7.

7. Импульс генератора измерялся посредством встроенных в ГИН делителя и шунта. При генерировании импульсов в линию у опоры измерялись напряжение и ток на выходе ГИН. Параметры собственного делителя ГИН: R1 = 17.86 кОм, R2 = 52.6||50 Ом, При работе на осциллограф АКИП, КД=691. Сопротивление шунта RШ = 1.41 Ом, входное сопротивление канала тока 50 Ом (рис.2). На 1-й канал подавался ток, на 2-й – напряжение.

8. Напряжение, подаваемое на шины подстанции, измерялось при помощи переносного делителя.

Напряжение фиксировалось на вводе трансформатора (Т-2), выключателе (В) и модели защитного аппарата в различных режимах, а также ток и напряжение на выходе ГИН – при наличии модели защитного аппарата и ее отсутствии.

На рисунках 4-5 приведены осциллограммы напряжений на этих аппаратах при наличии модели защитного аппарата.

–  –  –

Рис.5. Осциллограммы напряжения и тока:

а – на выключателе; б – на ОПН Комплекс расчетов по уточнению параметров высоковольтного оборудования подстанции и оценке степени влияния потерь за счет конечного сопротивления земли и проводов был выполнен с помощью программного комплекса ATP.

Эквивалентная расчётная схема, составленная в программе ATP, представлена на рис.6. Положения коммутирующих аппаратов соответствуют моменту проведения исследований. Переход от принципиальной схемы к эквивалентной расчётной схеме выполнен по общим принципам, заменой высоковольтного оборудования его входными емкостями.

Эквивалентные входные емкости оборудования на фазу выбирались в соответствии со справочными данными, приведенными в табл.1.

–  –  –

Рис.7. Осциллограммы напряжения (а) и тока (б) на выходе ГИН; осциллограммы напряжения на вводе Т-2 (в), выключателе (г) и ОПН (д) При сравнении опытных и расчётных осциллограмм напряжения на вводе трансформатора Т-2 видно, что максимальные амплитуды и период колебаний различны. Так, из опыта максимальная амплитуда составляет 10.4 кВ и период колебания 1.4 мкс, а по результатам расчётов максимальная амплитуда напряжения на вводе трансформатора равна 9.

56 кВ при периоде колебаний 2.1 мкс. Таким образом, разница по амплитуде составляет почти 10%, что может оказаться значительным при расчёте показателей надежности грозозащиты подстанции, но еще больше расхождение в периодах колебаний. Как показал анализ, лучшего совпадения можно достичь, корректируя входные емкости оборудования, аналогично тому, как это было сделано в [2]. В таблице 2 приведены измененные значения входных емкостей. Как и в [2] это потребовалось для силового трансформатора, разъединителей и трансформатора тока.

Таблица 2 Расчётные значения емкости электрооборудования подстанции 110 кВ Эквивалентные входные емкости Наименование по данным различных источников, пФ [2] Силовые трансформаторы (автотрансформаторы) Разъединители во включенном положении 100 в отключенном положении 60 Трансформаторы тока 500 Из таблицы видно, чтобы получить желаемые результаты, входную емкость трансформатора (Т-2) пришлось снизить до 1000 пФ, что вписывается в известные из литературных данных пределы изменения емкостей для силовых трансформаторов (500-1600 пФ).

На рисунках 8-9 представлены сведенные вместе экспериментальные и расчётные осциллограммы напряжения на основных высоковольтных аппаратах подстанции.

Благодаря изменению входных емкостей, расчётная максимальная амплитуда напряжения на вводе трансформатора Т-2 стала практически равной экспериментальной, различие составило десятки вольт, и период колебаний стал равен 1.6 мкс.

–  –  –

Рис.9. Осциллограммы напряжения на вводе трансформатора (а), выключателе (б) и ОПН (в) Таким образом видно, что предоставленные в нормативных документах входные емкости нуждаются в коррекции. В первую очередь это относится к силовым трансформаторам и автотрансформаторам, где необходимо учитывать мощность трансформаторов и их конструктивные особенности.

Второй этап – оценка влияния потерь в ошиновке подстанции, вследствие конечного сопротивления земли и проводов с учетом скин-эффекта, на перенапряжения на электрооборудовании подстанции.

Ошиновка реальной подстанции состоит из множества участков, которые имеют различные длины, размещены на разных высотах и под разными углами.

Соответственно это будет приводить к изменению волнового сопротивления этих участков. Также важным вопросом при расчётах является учёт поверхностного эффекта в земле и проводах, так как от этого зависит величина волнового сопротивления и потери. В ATP ошиновка подстанции моделировалась с помощью частотнозависимой модели Jmarti, то есть в виде линии с потерями, зависящими от частоты.

В таблице 3 представлены параметры и волновые сопротивления ошиновки рассматриваемой подстанции без учёта поверхностного эффекта.

Здесь – длина участка ошиновки, hср – средняя высота подвеса провода, r – эквивалентный радиус провода, Zv – волновое сопротивление провода без учёта поверхностного эффекта в земле.

Таблица 3 Волновые сопротивления ошиновки подстанции без учета поверхностного эффекта в земле

–  –  –

Для сопоставления с экспериментом рассматривалось 2 варианта, а именно:

1. Ошиновка подстанции выполнена из линий с потерями, то есть выполнен учёт всех параметров каждого участка. Как отмечено выше, в программе ATP это модель Jmarti.

2. Ошиновка подстанции без учета потерь, но с различными волновыми сопротивлениями (учет высоты подвеса). Поверхностный эффект в земле не учитывался.

Осциллограммы напряжения на вводе трансформатора представлены на рис.10.

Рис.10. Осциллограммы напряжения на вводе трансформатора:

а – эксперимент; б – ошиновка выполнена линиями с потерями с учётом поверхностного эффекта; в – ошиновка выполнена линиями без потерь Из осциллограмм видно, что наиболее близкое совпадение получается при моделировании ошиновки подстанции линиями с потерями. Таким образом, можно сделать вывод, что при моделировании ошиновки подстанции необходимо учитывать характеристики каждого участка в отдельности и поверхностный эффект в земле. Однако, как и в предыдущих опытах, размах колебаний расчетных осциллограмм превышает соответствующие экспериментальные кривые. Возможно, это вызвано погрешностями в моделировании коротких участков ошиновки, т.е. неучетом концевых эффектов, особенно для вертикальных спусков. В настоящее время этот вопрос прорабатывается.

Выводы

1. Реальная входная емкость трансформатора меньше справочной на 60%, что существенно влияет на амплитуду и период перенапряжений на нем.

2. При расчётах грозовых перенапряжений необходимо учитывать реальные потери в проводах и грунте с учетом скин-эффекта и концевые эффекты.

Литература

1. Данилин А.Н., Ефимов Б.В., Колобов В.В., Куклин Д.В., Селиванов В.Н.

Экспериментальные исследования волновых процессов на шинах и заземлителе действующей подстанции // «Труды Кольского научного центра РАН.

Энергетика», вып.1, 2010.

2. Ефимов Б.В., Гумерова Н.И., Данилин А.Н., Кузнецов Т.К., Селиванов В.Н.

Численный и экспериментальный анализ развития грозовых перенапряжений на подстанциях // «Труды Кольского научного центра РАН. Энергетика», вып.2, 2011 г.

3. Костенко М.В., Ефимов Б.В., Зархи И.М., Гумерова Н.И. Анализ надёжности грозозащиты подстанций, Ленинград, «Наука», 1981 г.

4. Правила устройства электроустановок. СПб.: Издательство ДЕАН, 2003. – 928 с.

5. Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений / под науч. ред. Н.Н.Тиходеева. – СПб.:

ПЭИПК Минтопэнерго РФ, 1999.

6. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения, под редакцией И.А.Баумштейна, С.А.Бажанова, Москва, Энергоатомиздат, 1989 г.

Сведения об авторах Ефимов Борис Васильевич, директор Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, д.т.н.

Россия, 184209, Мурманская область, г.Апатиты, мкр.Академгородок, д.21А Эл. почта: efimov@ien.kolasc.net.ru Гумерова Натэлла Идрисовна, доцент кафедры «Электроэнергетика, техника высоких напряжений», Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, к.т.н., ст.н.с.

Россия, Санкт-Петербург, ул.Политехническая, д.29 Тел. 8-911-2573809 Эл. почта: nigumerova@mail.ru Кузнецов Т.К.

студент электромеханического факультета кафедры «Электроэнергетика, техника высоких напряжений», Санкт-Петербургского государственного политехнического университета Россия, Санкт-Петербург, ул.Политехническая, д.29 Тел. 8-952-2121733 Эл. почта: t-kuznezov@mail.ru Данилин Аркадий Николаевич, заведующий лабораторией высоковольтной электроэнергетики и технологии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, к.т.н.

Россия, 184209, Мурманская область, г.Апатиты, мкр.Академгородок, д.21А Эл. почта: danilin@ien.kolasc.net.ru Селиванов Василий Николаевич, ведущий научный сотрудник лаборатории высоковольтной электроэнергетики и технологии Центра физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН, к.т.н.

Россия, 184209, Мурманская область, г.Апатиты, мкр.Академгородок, д.21А Эл. почта: selivanov@ien.kolasc.net.ru УДК 621.311 Б.В.Ефимов, Ю.М.Невретдинов, Д.И.Власко, А.О.Востриков

РЕГИСТРАЦИЯ ГРОЗОВЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ПОДСТАНЦИИ*

Аннотация В статье приведены результаты расчетных исследований распространения грозовых волн в линии с подключенными подстанциями 110 кВ. Сопоставляются возможности регистрации токов в шинах заземления аппаратов Показано применение частотного метода обработки регистраций токов для локализации точки поражения ВЛ молнией и контроля грозовых перенапряжений.

Ключевые слова:

подстанция, грозовые перенапряжения, регистрация перенапряжений, локализация, шины заземления, частотный метод.

B.V.Efimov, Y.M.Nevretdinov, D.I.Vlasko, A.O.Vostrikov

REGISTRATION OF LIGHTNING OVERVOLTAGES IN THE SUBSTATION

Abstract The results of lightning waves propagation researches calculation at the power line with connected substations 110 kV has been adduced in the article. The currents registration possibility at the devices ground busses are compared. The currents registration elaboration frequency procedure application for power line strike point localization by lightning and lightning overvoltages control has been showed.

Key words:

substation, lightning overvoltages, overvoltages registration, localization, ground busses, frequency procedure.

* Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 11-08-00690).



Похожие работы:

«А.А.ОГИЛЬВИ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОФИЗИКИ Под редакцией В. А. Богословского Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальности "Гидрогеология и инженерная геология" МОСКВА НЕДРА 1990 ББК...»

«ЛИСТ БЕЗОПАСНОСТИ Дата выпуска 13-дек-2011 Дата Ревизии 13-дек-2011 Номер редакции 1 готовой спецификации РАЗДЕЛ 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ И СВЕДЕНИЯ О ПРОИЗВОДИТЕЛЕ ИЛИ ПОСТАВЩИКЕ Идентификатор продукта Описание продукта YE...»

«ЧАСТЬ 1 ОСНОВЫ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Глава 1 ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ. ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ Существенный признак жизни — непрерывный обмен веществ и энергии, который протекает внутри организма, между организмом и вне...»

«ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА 2009-2010 учебный год, Лектор: Елена Владимировна Болдырева (в.н.с. ИХТТМ СО РАН, д.х.н., профессор, зав. каф. ХТТ ФЕН НГУ, eboldyreva@ngs.ru, 3634272, к.125 л.к. НГУ) ХИМИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА...»

«37-й Международный математический Турнир городов 2015/16 учебный год Весенний тур Базовый вариант Решения задач (А. Семёнов, Л. Медников) Младшие классы 1. [3] По кругу стоят мальчики и девочки (есть и те, и другие), всего 20 детей. Известно, что у каж...»

«ООО "СОНИС" Представительство и склад Р о с с и я, Москва, 142190, в г. Харьков, Украина Троицк, ул. Лесная, 4Б-86 ООО "Укргальванохим" Тел.: (495) 545-76-24 Тел.:+38-066-881-41-01 (495)517-46-51 ukrgalvanohim@ukr.net Факс: (495...»

«УДК 681.2.083 ПРИБЛИЖЕННЫЙ АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ДВИЖЕНИЯ ДЕФЛЕКТОРА ТЕПЛОПЕЛЕНГАТОРА В РЕЖИМЕ АНТИСКАНА В.В. Крыжановский, В.Л. Левшин, Б.О. Берников ОАО “НПП “Геофизика-Космос”, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва e-ma...»

«2016. Т. 21, вып. 2. Математика УДК 517.988.6, 517.922 DOI: 10.20310/1810-0198-2016-21-2-373-377 О ВОЗМУЩЕНИЯХ НАКРЫВАЮЩИХ ОТОБРАЖЕНИЙ В ПРОСТРАНСТВАХ С ВЕКТОРНОЗНАЧНОЙ МЕТРИКОЙ c Е. С. Жуковский Для отображений, действующих в пространствах с вектор...»

«ISSN 1810-0198. Вестник ТГУ, т.18, вып.5, 2013 УДК 541.138.2; 620.197.7 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИНГИБИРОВАНИЯ КОРРОЗИИ СТАЛИ ОТРАБОТАННЫМИ МАСЛАМИ Л.Г. Князева, В.И. Вигдорович, В.Д. Прохоренков Ключевые слова: отработанное мот...»









 
2017 www.net.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.